JP5610823B2 - 管継手および管継手用のシール材 - Google Patents

Description

本発明は、管同士を互いに接続する管継手、およびこの管継手に配設されるシール材に関するもので、特に、外水圧が作用する場所に配設される管継手やシール材に関する。

特許文献１などに開示されているように、ダクタイル製の鋳鉄管などの管同士を接続する管継手の一種として、互いに接続される一方の管の端部に受口を形成するとともに、他方の管の端部に前記受口に挿入される挿口を形成し、これら受口の内周面と挿口の外周面との間で環状のシール材を圧縮して配設した、いわゆるスリップオンタイプの管継手は、既に知られている。

この種の管継手は、図７、図８に示すように、受口１の内周面にシール材収容溝２が形成され、シール材収容溝２にゴムなどの弾性を有するシール材３が配設される。なお、図７における５は挿口である。

シール材３は、シール材３をシール材収容溝２内の所定位置に保持させるヒール部（踵部）３ａと、挿口受口間のシールを行うバルブ部３ｂと、これらのヒール部３ａとバルブ部３ｂとを接続する接続部３ｃとを一体化した形状とされ、ヒール部３ａは断面略矩形状とされ、バルブ部３ｂは断面略丸形状（あるいは楕円形状）とされている。また、これに対応して、シール材収容溝２にもシール材３のヒール部３ａが嵌め込まれてシール材３を係止する嵌め込み溝２ａと、シール材３のバルブ部３ｂが収容されるバルブ部収容溝２ｂとが形成されている。また、受口１における嵌め込み溝２ａとバルブ部収容溝２ｂとの間には、内周側（管径方向内側）に突出する受口内面突部４が形成されており、受口内面突部４に、シール材３における接続部３ｃの外周側部分などが摺接している。なお、シール材３のバルブ部３ｂが収容されているシール材収容溝２のバルブ部収容溝２ｂは、シール材３のバルブ部３ｂが変形しても余裕をもってバルブ部収容溝２ｂ内に配設されるよう、比較的大きい収容空間とされているとともに、バルブ部収容溝２ｂの奥端部２ｃは、バルブ部３ｂにおける受口奥側部分から離れて、垂直な面形状（管の軸心に対して直交する面形状）とされている。

この種の管継手が設けられる管は、一般に、土中に埋められる上水道管や下水道管などとして用いられる場合が多いが、この場合には水の圧力が内部に作用するため、シール材３は、管継手の内部から外部に水が洩れないよう防止する目的で設けられている。そして、管内部から管継手に水圧（内水圧と称す）が作用した際に、バルブ部３ｂにおける主として受口奥側部分から内水圧を受けてバルブ部３ｂが圧縮されるように変形することで、挿口５の外周面を押圧してシールするようになっている。

ところで、この種のダクタイル製などの鋳鉄管や管継手を、その用途を広げるものとして、地中に縦向きに掘った井戸内に、取水用配管として縦姿勢で配設される管や管継手として用いることが提案されている。この場合には、井戸の取水部近傍箇所などにおいて、管の外部では地下水が貯留している一方で、水を汲み上げるポンプなどが稼動している場合などには、管内水位が低下することがある。

実開平４−１３３０９２号公報

上記のように、井戸の取水部近傍箇所などでは、管の外部からの水圧である外水圧が、管の内水圧よりも大きくなる場合がある。しかしながら、従来の管継手では、シール材３によって内水圧をシールするように図られた構造であるため、外水圧が作用した際に、シール材３全体が受口奥側のシール材収容溝２のバルブ部収容溝２ｂに移動したり、シール材３のバルブ部３ｂが、シール材収容溝２のバルブ部収容溝２ｂにおける外周寄り箇所に変形したりして、バルブ部３ｂによる挿口外周面への押圧力が低下し、シール材３により良好にシールできない恐れがある。

本発明は、上記課題を解決するもので、外水圧が作用した場合でも良好にシールすることができる管継手および管継手用のシール材を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の管継手は、互いに接続される一方の管の端部に形成された受口に、他方の管の端部に形成された挿口が挿入され、前記受口の内周面と前挿口の外周面との間で環状のシール材が圧縮して配設され、かつ外水圧が作用する場所に配設される管継手であって、前記受口の内周面に、前記シール材が配設されるシール材収容溝が形成され、前記シール材収容溝における受口奥側の面に、受口奥側ほど細径となるように傾斜して前記シール材の受口奥側部分が近接または当接するテーパ面が形成され、前記シール材は、このシール材を所定位置に保持させるヒール部と、挿口受口間のシールを行うバルブ部とを有し、前記シール材収容溝のテーパ面は、管継手に外水圧が作用した際に、シール材のバルブ部が当接する位置に形成されていることを特徴とする。なお、本発明の管継手は、井戸内において縦姿勢で配設される管同士を接続する管継手として用いると好適である。

この構成により、管継手に外水圧が作用した際には、シール材の受口奥側部分、詳しくは、シール材のバルブ部における受口奥側部分が、受口のシール材収容溝における受口奥側の面に形成されたテーパ面に当接するので、シール材が外水圧により受口奥側に移動するように押圧されるほど、テーパ面によってシール材が内周側に向けてより大きな反力を受ける。この結果、管継手に外水圧が作用した際に、シール材が比較的大きな力で挿口の外周面を押圧することとなって密着し、良好なシール性能が発揮される。

また、本発明は、前記シール材におけるバルブ部に、外力が作用していない状態で、前記バルブ部の外周側よりも内周側に大きく突出する内周突出部が形成されていることを特徴とする。

上記構成により、前記シール材におけるバルブ部に、前記バルブ部の外周側よりも内周側に大きく突出する内周突出部が形成されているので、受口に挿口を挿入した時点で、シール材のバルブ部が、シール材収容溝のテーパ面側に向けてより大きな回転力で押圧される。これにより、シール材収容溝のテーパ面からの反力によりシール材のバルブ部が挿口の外周面により大きな力で接触し、この結果、シール性能がさらに向上する。

以上のように本発明によれば、受口の内周面に形成されたシール材収容溝における受口奥側の面に、受口奥側ほど細径となるように傾斜してシール材の受口奥側部分が近接または当接するテーパ面を形成したことにより、管継手に外水圧が作用した際に、シール材が比較的大きな力で挿口の外周面を押圧することとなって密着し、良好なシール性能が発揮される。また、シール材におけるバルブ部に、外力が作用していない状態で、前記バルブ部の外周側よりも内周側に大きく突出する内周突出部を形成したことにより、管継手に外水圧が作用した際に、前記シール材の内周突出部がより大きな力で挿口の外周面を押圧することとなって密着し、さらに良好なシール性能が発揮される。

本発明の実施の形態に係る管継手の断面図である。 同管継手のシール材が配設された管の受口の断面図である。 同シール材の部分切欠斜視図である。 同管継手の、受口に挿口を挿入し始めた状態を示す断面図である。 同管継手を井戸の内部に配設した状態を示す断面図である。 同管継手の断面図である。 従来の管継手の断面図である。 従来の管継手に係るシール材が配設された管の受口の断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る管継手およびシール材を図面に基づき説明する。なお、上述した従来の管継手の構成要素と同様な機能の構成要素には同符号を付す。
図１、図２において、１１、１２は当該管継手を介して互いに接続されるダクタイル製の鋳鉄管などからなる管で、一方の管１１の端部に受口１が形成されるとともに、他方の管１２の端部に受口１に挿入される挿口５が形成され、これら受口１の内周面と挿口５の外周面との間で本実施の形態に係る環状（図３参照）のシール材６が圧縮されて配設されている。また、受口１の内周面にはシール材収容溝２が形成され、シール材収容溝２にゴムなどの弾性を有するシール材６が配設されている。

図２などに示すように、シール材６は、このシール材６をシール材収容溝２内の所定位置に保持させるヒール部（踵部）６ａと、挿口受口間のシールを行うバルブ部６ｂと、これらのヒール部６ａとバルブ部６ｂとを接続する接続部６ｃとを一体化した形状とされている。ここで、シール材６のヒール部６ａは断面略矩形状、バルブ部６ｂは断面略扇形状とされている。

また、これに対応して、シール材収容溝２にもシール材６のヒール部６ａが嵌め込まれてシール材６を係止する嵌め込み溝２ａと、シール材６のバルブ部６ｂが収容されるバルブ部収容溝２ｂとが形成されている。また、受口１における嵌め込み溝２ａとバルブ部収容溝２ｂとの間には、内周側（管径方向内側）に突出する受口内面突部４が形成されており、受口内面突部４に、シール材３における接続部６ｃの外周側部分などが摺接している。

ただし、シール材６のバルブ部６ｂが収容されているシール材収容溝２のバルブ部収容溝２ｂは、その受口奥側の面が、シール材６のバルブ部６ｂにおける受口奥側部分が近接または当接するように配設されている。そして、バルブ部収容溝２ｂの受口奥側の面には、受口奥側ほど細径となるように傾斜してシール材のバルブ部６ｂにおける受口奥側部分が近接または当接するテーパ面２ｄが形成されている。すなわち、このテーパ面２ｄは、管継手に外水圧が作用して、シール材６が受口奥側へ移動しようとしたり、シール材６が変形しようとしたりした際に、シール材６のバルブ部６ｂが当接する位置に形成されている。

また、シール材６の断面形状についてさらに詳しく述べると、図２に示すように、シール材６が単に受口１のシール材収容溝２ｂに収容されただけであって、挿口５が受口１にまだ挿入されておらず、外力を受けていない状態では、シール材６のバルブ部６ｂが、受口奥側ほど接続部６ｃよりも大きく内周側に突出する（細径となる）ように内周テーパ面６ｄで突出し、内周テーパ面６ｄの内周側突出頂部には内周突出部６ｆが形成されている。また、シール材６のバルブ部６ｂの外周側には、接続部６ｃで受口内面突部４に接触した箇所より若干受口奥側部分から外周側に突出する（太径となる）ように外周テーパ面６ｇで突出し、その外周側突出頂部には外周突出部６ｈが形成されている。また、シール材６のバルブ部６ｂにおける内周突出部６ｆや外周突出部６ｈよりも受口奥側箇所には、受口奥側に向かって略円弧形状に膨出する膨出部６ｊが形成され、この膨出部６ｊにおける外周側部分が、シール材収容溝２のバルブ部収容溝２ｂのテーパ面２ｄに近接して（または、図示しないが、テーパ面２ｄに当接されていてもよい。）配設されている。また、シール材６のバルブ部６ｂにおける接続部６ｃからの径方向の突出寸法については、内周突出部６ｆの突出寸法（詳しくは、シール材６のヒール部６ａおよび接続部６ｃの内周面からの管径方向内側への突出寸法）Ａが、外周突出部６ｈの突出寸法（詳しくは、シール材６の接続部６ｃの外周面からの管径方向外側への突出寸法）Ｂよりも大きく形成されている。

なお、シール材６の内周テーパ面６ｄは、ヒール部６ａに近接した位置から形成されている一方、シール材６の外周テーパ面６ｇは、ヒール部６ａから離れた位置から形成されている。また、内周突出部６ｆと外周突出部６ｈとは管軸方向に対してはほぼ同様な位置に形成されているが、僅かに、内周突出部６ｆよりも外周突出部６ｈが受口奥側に形成されている。なお、図１における２ｆは受口１の奥端面、２ｇは受口１の奥側内周面である。

上記構成のシール材６が装着された受口３に、挿口５を挿入させ始めると、図４に示すように、まず、シール材６のバルブ部６ｂに形成された内周テーパ面６ｄおよび内周突出部６ｆが、挿口５の先端部や、この先端部の外周面に形成された挿口テーパ面５ａに当接する。そして、さらに挿口５を受口３に挿入させると、シール材６のバルブ部６ｂが、挿口５の先端部による押圧力によりＣ方向に回転され、シール材６のバルブ部６ｂが、外周側ならびに受口奥側に変形しながら圧縮される。これにより、シール材６のバルブ部６ｂが挿口５の外周面や、受口１のバルブ部収容溝２ｂの外周面に接触するだけでなく、シール材収容溝２のテーパ面２ｄにも接触するとともに、シール材収容溝２のテーパ面２ｄからシール材６のバルブ部６ｂが反力を受け、この反力によってシール材６のバルブ部６ｂが挿口５の外周面に比較的大きな力で接触する。

そして、このように管継手で接合された管１１、１２を、外水圧が作用する箇所に配設する。例えば、図５に示すように、掘削された井戸の縦穴２０内において縦姿勢で配設する。この場合、井戸の取水部近傍箇所などにおいて、管１１、１２の外部では地下水２１が貯留している一方で、水を汲み上げるポンプが稼動している場合などには、管１１、１２内の水位が低下する状態となって、内水圧よりも大きな外水圧が作用することがある。

しかしながら、当該管継手においては、受口１の内周面に形成されたシール材収容溝２における受口奥側の面に、受口奥側ほど細径となるように傾斜してシール材６の受口奥側部分であるバルブ部６ｂが近接または当接するテーパ面２ｄを形成している。したがって、図６に簡略的に示すように、少なくとも管継手に外水圧Ｐが作用した際には、シール材６のバルブ部６ｂにおける受口奥側部分である膨出部６ｊが、受口１のシール材収容溝２ｂにおける受口奥側の面に形成されたテーパ面２ｄに当接する。そして、シール材６が外水圧により受口奥側に移動するように押圧Ｆで押圧されて圧縮率が増加されるほど、テーパ面２ｄによってシール材６が内周側（管径方向内側）に向けてより大きな反力Ｔを受ける。この結果、管継手に外水圧Ｐが作用した際に、シール材６がより大きな力で挿口５の外周面を押圧することとなって挿口５の外周面に密着し、良好なシール性能（いわゆるセルフシール性能）が発揮される。

また、シール材６におけるバルブ部６ｂに、外力が作用していない状態で、バルブ部６ｂの外周側よりも内周側に大きく突出する内周突出部６ｆが形成されており、上述したように、受口１に挿口５を挿入した時点で、シール材６のバルブ部６ｂが、シール材収容溝２のテーパ面２ｄ側に向けてより大きな回転力で押圧され、シール材収容溝２のテーパ面２ｄからの反力によりシール材６のバルブ部６ｂが挿口５の外周面に接触する力が大きくなるので、これにより、上記セルフシール性能がさらに向上して信頼性が向上する。

なお、上記実施の形態では、シール材６におけるバルブ部６ｂが断面略扇形状とされている場合を述べたが、これに限るものではない。また、上記実施の形態では、図５に示すように、管継手で接合された管１１、１２が縦向きに配設される場合（いわゆる縦配管の場合）を述べたが、これに限るものではなく、管を横向きに配管した場合などでも、外水圧が作用する場合に用いることができ、この場合でも良好にシール性能を維持することができる。

１ 受口
２ シール材収容溝
２ａ 嵌め込み溝
２ｂ バルブ部収容溝
４ 受口内面突部
５ 挿口
６ シール材
６ａ ヒール部（踵部）
６ｂ バルブ部
６ｃ 接続部
６ｄ 内周テーパ面
６ｆ 内周突出部
６ｇ 外周テーパ面
６ｈ 外周突出部
６ｊ 膨出部
１１、１２ 管

Claims (4)

1. 互いに接続される一方の管の端部に形成された受口に、他方の管の端部に形成された挿口が挿入され、前記受口の内周面と前挿口の外周面との間で環状のシール材が圧縮して配設され、かつ外水圧が作用する場所に配設される管継手であって、
   前記受口の内周面に、前記シール材が配設されるシール材収容溝が形成され、前記シール材収容溝における受口奥側の面に、受口奥側ほど細径となるように傾斜して前記シール材の受口奥側部分が近接または当接するテーパ面が形成され、
   前記シール材は、このシール材を所定位置に保持させるヒール部と、挿口受口間のシールを行うバルブ部とを有し、前記シール材収容溝のテーパ面は、管継手に外水圧が作用した際に、シール材のバルブ部が当接する位置に形成されていることを特徴とする管継手。
2. 前記シール材におけるバルブ部に、外力が作用していない状態で、前記バルブ部の外周側よりも内周側に大きく突出する内周突出部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の管継手。
3. 当該管継手が、井戸内において縦姿勢で配設される管同士を接続する管継手であることを特徴とする請求項１または２に記載の管継手。
4. 互いに接続される一方の管の端部に形成された受口に、他方の管の端部に形成された挿口が挿入され、外水圧が作用する場所に配設される管継手において、前記受口の内周面と前挿口の外周面との間で圧縮して配設されるシール材であって、受口に対して所定位置に保持させるヒール部と、挿口受口間のシールを行うバルブ部とを有し、前記シール材におけるバルブ部に、外力が作用していない状態で前記バルブ部の外周側よりも内周側に大きく突出する内周突出部が形成されており、前記バルブ部は、管継手に形成されたシール材収容溝の受口奥側の面に形成されたテーパ面に、管継手に外水圧が作用した際に当接するように形成されていることを特徴とする管継手用のシール材。

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